Crista - Crista

A többi felhasználást lásd: Crista (egyértelműsítés) .
Sejtbiológia
mitokondrium
Mitochondrion mini.svg
Egy tipikus mitokondrium összetevői

1 Külső membrán

1.1 Porin

2 Membránközi tér

2.1 Intrakristályos tér
2.2 Perifériás tér

3 Lamella

3.1 Belső membrán
3.11 Belső határmembrán
3.12 Cristal membrán
3.2 Mátrix
3.3 Cristæ   ◄ Itt vagy

4 Mitokondriális DNS
5 Mátrix granulátum
6 Riboszóma
7 ATP szintáz


A crista ( / K r ɪ s t ə / ; többes cristae ) egy kinyitható a belső membrán a mitokondrium . Az elnevezés a latin nyelvből származik, amely címer vagy tollazat , és a belső membrán jellegzetes ráncos formáját adja, nagy felületet biztosítva a kémiai reakciók bekövetkezéséhez. Ez elősegíti az aerob sejtlégzést , mivel a mitokondrium oxigént igényel . A kriszták fehérjékkel vannak tele , beleértveATP szintáz és számos citokróm .

Háttér

A mitokondriumok kettős membrán jellegének felfedezésével a mitokondriális ultrastrukturális kutatások úttörői különböző modelleket javasoltak a mitokondriális belső membrán megszervezésére. Három modellt javasoltak:

  • Baffle modell - szerint Palade (1953), a mitokondriumok belső membránjában konvolválunk a terelőelem-szerű módon széles nyílások felé belüli kristály térben. Ez a modell bekerült a legtöbb tankönyvbe, és sokáig elterjedt volt.
  • Szeptummodell - Sjöstrand (1953) azt javasolta, hogy a belső membrán lapjait válaszfalakként (több szeptum ) fessék át a mátrixon, és különálló rekeszekre váljanak szét.
  • Crista junction modell - Daems és Wisse (1966) azt javasolta, hogy a cristae -k csőszerű szerkezeteken keresztül kapcsolódjanak a belső határmembránhoz, amelyeket meglehetősen kis átmérők jellemeznek, úgynevezett crista -csomópontok (CJ). Az 1990 -es évek közepén ezeket a struktúrákat újra felfedezték az EM tomográfiával, ami ennek a jelenleg széles körben elfogadott modellnek a létrehozásához vezetett.

Egy újabb kutatás (2019) azt találja, hogy az ATP szintetáz dimerek (korábban "elemi részecskék" vagy "oxiszómák") sorok képződnek a krisztán. Ezek a membránon görbülő dimerek hajlított alakúak, és ez lehet az első lépés a kriszták kialakulásához. A krista tövében helyezkednek el. A mitokondriális érintkezőhelyi cristae szervezőrendszer (MICOS) fehérjekomplexum foglalja el a krista csomópontot. Az olyan fehérjék, mint az OPA1 , részt vesznek a kriszták átalakításában.

A krisztákat hagyományosan formák szerint lamelláris, csőszerű és vezikuláris krisztákba rendezik. Különböző sejttípusokban jelennek meg. Vitatott, hogy ezek az alakzatok különböző utakon keletkeznek -e.

A kriszták elektronszállító lánca

A mitokondrium , jelzett cristae.
Fő cikk: Elektronszállító lánc

NADH oxidálódik NAD + , H + ionok , és elektronok egy enzim . A FADH 2 H + -ionokká, elektronokká és FAD -vé is oxidálódik . Amint ezek az elektronok messzebb haladnak a belső membrán elektronszállító láncain , az energia fokozatosan felszabadul, és a NADH és a FADH 2 hasításából származó hidrogénionokat a belső membrán és a külső membrán közötti térbe pumpálja (membránközi tér) ), elektrokémiai gradiens létrehozása .

Ez az elektrokémiai gradiens potenciális energiát hoz létre (lásd a potenciális energiát § kémiai potenciális energia ) a belső mitokondriális membránon, amelyet proton-mozgató erőnek neveznek . Ennek eredményeként, chemiosmosis történik, és az enzim ATP-szintáz termel ATP származó ADP és egy foszfát-csoport . Ez hasznosítja a potenciális energiát a koncentrációgradiensből, amelyet a H + -ionok képeznek. A H + -ionok passzívan átjutnak a mitokondriális mátrixba az ATP szintáz által, és később segítenek a H 2 O (víz) újraformálásában .

Az elektronszállító lánc változó mennyiségű elektronot igényel az ATP megfelelő működéséhez és előállításához. Az elektronszállító láncba belépő elektronok azonban végül úgy halmozódnak fel, mint egy blokkolt egyirányú utcán haladó autók. Ezeket az elektronokat végül elfogadja az oxigén (O 2 ). Ennek eredményeként, alkotnak két molekula vizet (H 2 O). Az elektronok elfogadásával az oxigén lehetővé teszi az elektronszállító lánc működését. A lánc a cristae lumen membránban, azaz a csomóponton belüli membránban van megszervezve.

Az egyes NADH molekulák elektronjai összesen 3 ATP -t képezhetnek az ADP -kből és foszfátcsoportokból az elektronszállító láncon keresztül, míg minden FADH 2 molekula összesen 2 ATP -t tud előállítani.

Ennek eredményeként 10 NADH molekula (a glikolízisből és a Krebs -ciklusból), valamint 2 FADH 2 molekula, összesen 34 ATP -t képezhet az aerob légzés során (egyetlen elektronszállító láncból). Ez azt jelenti, hogy a Krebs -ciklussal és a glikolízissel együtt az elektronszállító lánc hatékonysága körülbelül 65%, szemben az önmagában a glikolízissel mért 3,5% -os hatékonysággal.

Funkció

A kriszták nagymértékben megnövelik a belső membrán felületét , amelyen a fent említett reakciók lejátszódhatnak. A kriszták működésére széles körben elfogadott hipotézis az, hogy a nagy felület lehetővé teszi az ATP -termelés megnövelt kapacitását. A jelenlegi modell azonban az, hogy az aktív ATP szintetáz komplexek előnyösen a dimerekben lokalizálódnak a kriszták keskeny szélein. Így a mitokondriális membránok ATP szintézisekhez rendelt felülete valójában meglehetősen szerény.

A matematikai modellezés azt sugallta, hogy a kriszták optikai tulajdonságai a fonalas mitokondriumokban befolyásolhatják a fény képződését és terjedését a szövetben.

Hivatkozások

  1. ^ Griparic, L; van der Bliek, AM (2003. augusztus). "A mitokondriális membránok sok formája" . Forgalom . 2 (4): 235–44. doi : 10.1034/j.1600-0854.2001.1r008.x . PMID  11285133 . S2CID  9500863 .
  2. ^ Sjostrand, F (1953. jan. 3.). "Dupla membránok rendszerei bizonyos szöveti sejtek citoplazmájában". Természet . 171 (4340): 31–32. doi : 10.1038/171031a0 . S2CID  6765607 .
  3. ^ Zick, M; Rabl, R; Reichert, AS (2009. január). "Cristae képződést összekötő ultrastruktúra és a mitokondriumok működése" . Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Molekuláris sejtkutatás . 1793 (1): 5–19. doi : 10.1016/j.bbamcr.2008.06.013 . PMID  18620004 .
  4. ^ Blum TB, Hahn A, Meier T, Davies KM, Kühlbrandt W (2019. március). "A mitokondriális ATP szintáz dimerei a membrán görbületét idézik elő, és sorokba öntik össze magukat" . Az Amerikai Egyesült Államok Nemzeti Tudományos Akadémiájának közleményei . 116 (10): 4250–4255. doi : 10.1073/pnas.1816556116 . PMC  6410833 . PMID  30760595 .
  5. ^ a b Baker, Nicole; Patel, Jeel; Khacho, Mireille (2019. november). "A mitokondriális dinamika, a kriszták átalakítása és a szuperkomplex képződés összekapcsolása: Hogyan szabályozhatja a mitokondriális szerkezet a bioenergetikát" . Mitokondrium . 49 : 259–268. doi : 10.1016/j.mito.2019.06.003 . PMID  31207408 .
  6. ^ Hanaki M, Tanaka K, Kashima Y (1985). "Pásztázó elektronikroszkópos vizsgálat a mitokondriális krisztákról patkány mellékvesekéregben". Journal of Electron Microscopy . 34 (4): 373–380. PMID  3837809 .
  7. ^ Stephan, Till; Roesch, Axel; Riedel, Dietmar; Jakobs, Stefan (2019. augusztus 27.). "Élősejtes STED nanoszkópia a mitokondriális krisztákból" . Tudományos jelentések . 9 (1): 12419. Bibcode : 2019NatSR ... 912419S . doi : 10.1038/s41598-019-48838-2 . PMC  6712041 . PMID  31455826 .
  8. ^ Thar, R. és M. Kühl (2004). "Az elektromágneses sugárzás terjedése a mitokondriumokban?". J. Theoretical Biology , 230 (2), 261-270. [1]